// 给定一个链表，返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环，则返回 null。

// 为了表示给定链表中的环，我们使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置（索引从 0 开始）。 如果 pos 是 -1，则在该链表中没有环。

// 说明：不允许修改给定的链表。

//  

// 示例 1：

// 输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
// 输出：tail connects to node index 1
// 解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。


// 示例 2：

// 输入：head = [1,2], pos = 0
// 输出：tail connects to node index 0
// 解释：链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。


// 示例 3：

// 输入：head = [1], pos = -1
// 输出：no cycle
// 解释：链表中没有环。


//  

// 进阶：
// 你是否可以不用额外空间解决此题？

// Definition for singly-linked list.
struct ListNode {
    int val;
    ListNode *next;
    ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
};

class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        ListNode* fast = head;
        ListNode* slow = head;
        while (fast && fast->next) {
            fast = fast->next->next;
            slow = slow->next;
            if (fast == slow) break;
        }
        if (!fast || fast->next == nullptr) return nullptr;
        slow = head;
        while (slow != fast) {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next;
        }
        return slow;
    }
};

class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        if (head == nullptr || head->next == nullptr) {
            return nullptr;
        }
        ListNode* fast{head};
        ListNode* slow{head};
        while (fast != nullptr && fast->next != nullptr) {
            fast = fast->next->next;
            slow = slow->next;
            if (fast == slow) {
                break;
            }
        }
        if (fast != slow) { // 无环
            return nullptr;
        }
        slow = head;
        while (fast != slow) {
            fast = fast->next;
            slow = slow->next;
        }
        return slow;
    }
};

class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        if (head == nullptr || head->next == nullptr) {
            return nullptr;
        }
        ListNode* fast{head};
        ListNode* slow{head};
        while (fast != nullptr && fast->next != nullptr) {
            fast = fast->next->next;
            slow = slow->next;
            // 快慢指针相遇说明有环
            if (fast == slow) {
                slow = head;
                while (fast != slow) {
                    fast = fast->next;
                    slow = slow->next;
                }
                return slow;
            }
        }
        return nullptr;
    }
};

class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        ListNode* fast{head};
        ListNode* slow{head};
        while (fast && fast->next) {
            fast = fast->next->next;
            slow = slow->next;
            if (fast == slow) {
                slow = head;
                while (fast != slow) {
                    fast = fast->next;
                    slow = slow->next;
                }
                return slow;
            }
        }
        return nullptr;
    }
};